Инерцийн лавлагааны систем. Инерциал бус лавлагааны систем: тодорхойлолт, жишээ

Бид та бүхэнд "Инерцийн лавлагааны систем" сэдэвт зориулсан видео хичээлийг толилуулж байна. 9-р сургуулийн физикийн хичээлд багтсан Ньютоны анхны хууль". Хичээлийн эхэнд багш сонгосон мэдээллийн хүрээний ач холбогдлыг сануулах болно. Дараа нь тэр сонгосон лавлах системийн зөв байдал, онцлог шинж чанаруудын талаар ярихаас гадна "инерци" гэсэн нэр томъёог тайлбарлах болно.

Өмнөх хичээл дээр бид лавлах хүрээг сонгохын ач холбогдлын талаар ярилцсан. Бид CO-г хэрхэн сонгохоос шалтгаалах зам, туулсан зай, хурд хамаарна гэдгийг сануулъя. Лавлах системийг сонгохтой холбоотой хэд хэдэн бусад шинж чанарууд байдаг бөгөөд бид тэдгээрийн талаар ярих болно.

Цагаан будаа. 1. Унаж буй ачааллын траекторийн хамаарал нь лавлагааны системийн сонголтоос хамаарна

Та долдугаар ангидаа “инерци”, “инерци” гэсэн ойлголтуудыг судалсан.

Инерци - Энэ үзэгдэл, энэ үед бие нь анхны төлөвөө хадгалах хандлагатай байдаг. Хэрэв бие нь хөдөлж байсан бол энэ хөдөлгөөний хурдыг хадгалахыг хичээх хэрэгтэй. Хэрэв энэ нь амарч байсан бол амрах байдлаа хадгалахыг хичээх болно.

Инерци - Энэ өмчбие нь хөдөлгөөний төлөв байдлыг хадгалж байдаг.Инерцийн шинж чанар нь масс гэх мэт хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог. Жин – биеийн инерцийн хэмжүүр. Биеийн жин их байх тусам түүнийг хөдөлгөх эсвэл эсрэгээр нь зогсооход хэцүү байдаг.

Эдгээр ойлголтууд нь "" гэсэн ойлголттой шууд холбоотой болохыг анхаарна уу. инерцийн лавлах хүрээ"(ISO), үүнийг доор хэлэлцэх болно.

Биеийн хөдөлгөөнийг (эсвэл тайван байдлын төлөвийг) бусад биетүүд бие махбодид үйлчилдэггүй тохиолдолд авч үзье. Бусад биетүүдийн үйл ажиллагаа байхгүй үед бие хэрхэн биеэ авч явах тухай дүгнэлтийг анх Рене Декарт дэвшүүлсэн (Зураг 2) ба Галилейгийн туршилтаар үргэлжлүүлсэн (Зураг 3).

Цагаан будаа. 2. Рене Декарт

Цагаан будаа. 3. Галилео Галилей

Хэрэв бие хөдөлж, бусад биетүүд үүн дээр ажиллахгүй бол хөдөлгөөнийг хадгалж, шулуун, жигд хэвээр байх болно. Хэрэв бусад бие махбодь бие махбодид үйлчилдэггүй, бие нь амарч байвал амрах байдал хадгалагдана. Гэхдээ амралтын байдал нь лавлагааны системтэй холбоотой байдаг нь мэдэгдэж байна: нэг лавлах системд бие нь амарч, нөгөө хэсэгт нь нэлээд амжилттай, хурдацтай хөдөлдөг. Туршилт, үндэслэлийн үр дүн нь бүх жишиг системд бие нь шулуун, жигд хөдөлдөггүй эсвэл бусад биетүүдийн нөлөөлөлгүйгээр тайван байдалд байдаггүй гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг.

Тиймээс механикийн гол асуудлыг шийдэхийн тулд инерцийн хууль хангагдсан, биеийн хөдөлгөөний өөрчлөлтөд хүргэсэн шалтгаан нь тодорхой байгаа тайлангийн системийг сонгох нь чухал юм. Хэрэв бусад биетүүдийн үйл ажиллагаа байхгүй үед бие нь шулуун, жигд хөдөлдөг бол ийм жишиг хүрээ нь бидний хувьд илүү дээр байх болно, үүнийг нэрлэх болно. инерцийн лавлагааны систем(ISO).

Хөдөлгөөний шалтгааны талаарх Аристотелийн үзэл бодол

Инерцийн лавлагаа систем нь биеийн хөдөлгөөн болон ийм хөдөлгөөнийг үүсгэсэн шалтгааныг тайлбарлахад тохиромжтой загвар юм. Энэ ойлголт анх Исаак Ньютоны ачаар гарч ирсэн (Зураг 5).

Цагаан будаа. 5. Исаак Ньютон (1643-1727)

Эртний Грекчүүд хөдөлгөөнийг огт өөрөөр төсөөлдөг байв. Бид хөдөлгөөний талаархи Аристотелийн үзэл бодолтой танилцах болно (Зураг 6).

Цагаан будаа. 6. Аристотель

Аристотелийн хэлснээр, зөвхөн нэг инерциал тооллын систем байдаг - Дэлхийтэй холбоотой лавлагааны хүрээ. Аристотелийн хэлснээр бусад бүх лавлах систем нь хоёрдогч юм. Үүний дагуу бүх хөдөлгөөнийг хоёр төрөлд хувааж болно: 1) байгалийн, өөрөөр хэлбэл дэлхийгээр дамжуулдаг; 2) албадан, өөрөөр хэлбэл бусад бүх хүмүүс.

Байгалийн хөдөлгөөний хамгийн энгийн жишээ бол энэ тохиолдолд дэлхий бие махбодид хурд өгдөг тул бие нь дэлхий рүү чөлөөтэй унах явдал юм.

Албадан хөдөлгөөний жишээг авч үзье. Энэ бол тэргэнцэрийг татах морь юм. Морь хүч гаргаж байхад тэрэг хөдөлж байна (Зураг 7). Морь зогсмогц тэргэнцэр бас зогсов. Хүч чадал байхгүй - хурд байхгүй. Аристотелийн хэлснээр биенд хурд байдгийг тайлбарладаг хүч юм.

Цагаан будаа. 7. Албадан хөдөлгөөн

Өнөөг хүртэл зарим жирийн хүмүүс Аристотелийн үзэл бодлыг шударга гэж үздэг. Жишээлбэл, хурандаа Фридрих Краус фон Зиллергут "Дэлхийн дайны үеийн сайн цэрэг Швейкийн адал явдал" номноос "Хүч чадалгүй - хурд байхгүй" гэсэн зарчмыг харуулахыг оролдсон: "Бүх бензин дуусах үед" гэж хурандаа хэлэв. машин зогсохоос өөр аргагүй болсон. Би үүнийг өчигдөр өөрөө харсан. Тэгээд тэрнээс хойш инерцийн тухай ярьсаар л байна, ноёд оо. Тэр явахгүй, тэнд зогсож, хөдөлдөггүй. Бензин байхгүй! Инээдтэй биш гэж үү?"

Орчин үеийн шоу бизнесийн нэгэн адил шүтэн бишрэгчидтэй газар үргэлж шүүмжлэгчид байх болно. Аристотель бас шүүмжлэгчидтэй байсан. Тэд түүнд дараах туршилтыг хийхийг санал болгов: биеийг сулла, тэгвэл энэ нь бидний сулласан газар яг унах болно. Аристотелийн онолыг шүүмжилсэн жишээг түүний үеийнхний жишээн дээр дурдъя. Нисдэг онгоц бөмбөг шидэж байна гэж төсөөлөөд үз дээ (Зураг 8). Тэсрэх бөмбөг яг бидний тавьсан газрын доор унах болов уу?

Цагаан будаа. 8. Жишээ нь зураглал

Мэдээж үгүй. Гэхдээ энэ бол байгалийн хөдөлгөөн - Дэлхийгээр дамжуулсан хөдөлгөөн юм. Тэгвэл энэ бөмбөгийг юу урагшлуулж байна вэ? Аристотель ингэж хариулав: Дэлхийтэй харилцдаг байгалийн хөдөлгөөн шууд доошоо унаж байна. Гэвч агаарт хөдөлж байх үед бөмбөг үймээн самуундаа автдаг бөгөөд эдгээр үймээн самуун нь бөмбөгийг урагшлуулж байх шиг байна.

Хэрэв агаарыг зайлуулж, вакуум үүссэн бол яах вэ? Эцсийн эцэст хэрэв агаар байхгүй бол Аристотелийн хэлснээр бөмбөг яг шидсэн газар дороо унах ёстой. Аристотель хэрэв агаар байхгүй бол ийм нөхцөл байдал үүсэх боломжтой гэж үзсэн боловч үнэндээ байгальд хоосон чанар байхгүй, хоосон орон зай гэж байдаггүй. Мөн вакуум байхгүй бол ямар ч асуудал байхгүй.

Зөвхөн Галилео Галилей л инерцийн зарчмыг бидний дассан хэлбэрээр томъёолсон. Хурдны өөрчлөлтийн шалтгаан нь бусад биетүүдийн биед үзүүлэх нөлөө юм. Хэрэв бусад бие махбодид үйлчилдэггүй эсвэл энэ үйлдэл нь нөхөн олговортой бол биеийн хурд өөрчлөгдөхгүй.

Инерциал тооллын системийн талаар дараах зүйлсийг авч үзэж болно. Машин хөдөлж, дараа нь жолооч хөдөлгүүрийг унтрааж, дараа нь машин инерцээр хөдөлдөг нөхцөл байдлыг төсөөлөөд үз дээ (Зураг 9). Гэхдээ энэ нь цаг хугацаа өнгөрөхөд машин үрэлтийн үр дүнд зогсох энгийн шалтгааны улмаас буруу мэдэгдэл юм. Тиймээс, энэ тохиолдолд жигд хөдөлгөөн байхгүй болно - нэг нөхцөл дутуу байна.

Цагаан будаа. 9. Үрэлтийн үр дүнд машины хурд өөрчлөгддөг

Өөр нэг тохиолдлыг авч үзье: том, том трактор тогтмол хурдтай хөдөлж байхад урд нь том ачааг хувингаар чирч байна. Ийм хөдөлгөөнийг шулуун ба жигд гэж үзэж болно, учир нь энэ тохиолдолд биед үйлчилдэг бүх хүчнүүд нөхөн төлж, бие биенээ тэнцвэржүүлдэг (Зураг 10). Энэ нь энэ биетэй холбоотой лавлагааны хүрээг инерциал гэж үзэж болно гэсэн үг юм.

Цагаан будаа. 10. Трактор жигд, шулуун шугамаар хөдөлдөг. Бүх байгууллагын үйл ажиллагааг нөхөн төлдөг

Маш олон инерцийн лавлагааны систем байж болно. Бодит байдал дээр ийм лавлагааны систем нь хамгийн тохиромжтой хэвээр байгаа тул нарийвчлан судалж үзэхэд ийм лавлагааны систем бүрэн утгаараа байдаггүй. ISO бол бодит физик процессыг үр дүнтэй дуурайх боломжийг олгодог нэг төрлийн идеализаци юм.

Инерцийн лавлагааны системийн хувьд хурдыг нэмэх Галилеогийн томъёо хүчинтэй. Бидний өмнө нь ярьсан бүх лавлагааны системийг зарим ойролцоолсон байдлаар инерциал гэж үзэж болно гэдгийг бид бас тэмдэглэж байна.

ISO-д зориулсан хуулийг Исаак Ньютон анх боловсруулсан. Хөдөлгөөнт биетийн хурд тэр дороо өөрчлөгддөггүй, цаг хугацааны явцад ямар нэг үйлдлээс болж өөрчлөгддөг гэдгийг шинжлэх ухааны үүднээс анхлан харуулсанд Ньютоны гавьяа оршдог. Энэ баримт нь бидний Ньютоны анхны хууль гэж нэрлэдэг хуулийг бий болгох үндэс суурийг тавьсан юм.

Ньютоны анхны хууль : Хэрэв биед ямар ч хүч үйлчлэхгүй эсвэл биед үйлчилж буй бүх хүчийг нөхөхгүй бол бие нь шулуун, жигд хөдөлдөг эсвэл тайван байдалд байдаг ийм лавлах системүүд байдаг. Ийм лавлагаа системийг инерциал гэж нэрлэдэг.

Өөрөөр хэлбэл, тэд заримдаа ингэж хэлдэг: инерцийн лавлагааны систем нь Ньютоны хуулиудыг хангасан систем юм.

Дэлхий яагаад инерцийн бус CO гэж тооцогддог вэ? Фуко дүүжин

Олон тооны асуудлын хувьд бид дэлхийг инерцийн сануулга гэж үздэг бол дэлхийтэй харьцуулахад биеийн хөдөлгөөнийг авч үзэх шаардлагатай. Энэ мэдэгдэл үргэлж үнэн байдаггүй нь харагдаж байна. Хэрэв бид дэлхийн хөдөлгөөнийг тэнхлэгтэйгээ эсвэл одтой харьцуулахад гэж үзвэл энэ хөдөлгөөн тодорхой хурдатгалтай явагддаг. Тодорхой хурдатгалтай хөдөлдөг СО-г бүрэн утгаар нь инерци гэж үзэх боломжгүй.

Дэлхий тэнхлэгээ тойрон эргэдэг бөгөөд энэ нь түүний гадаргуу дээр байрлах бүх цэгүүд хурдныхаа чиглэлийг байнга өөрчилдөг гэсэн үг юм. Хурд нь вектор хэмжигдэхүүн юм. Хэрэв түүний чиглэл өөрчлөгдвөл зарим хурдатгал гарч ирнэ. Тиймээс дэлхий зөв ISO байж чадахгүй. Хэрэв бид энэ хурдатгалыг экватор дээр байрлах цэгүүдэд (туйлуудад ойрхон байрладаг цэгүүдтэй харьцуулахад хамгийн их хурдатгалтай цэгүүд) тооцвол түүний утга нь . Индекс нь хурдатгал нь төв рүү чиглэсэн байгааг харуулж байна. Таталцлаас үүдэлтэй хурдатгалтай харьцуулахад хурдатгалыг үл тоомсорлож, дэлхийг инерцийн сануулга гэж үзэж болно.

Гэсэн хэдий ч урт хугацааны ажиглалтын явцад дэлхийн эргэлтийг мартаж болохгүй. Үүнийг Францын эрдэмтэн Жан Бернард Леон Фуко (Зураг 11) үнэмшилтэйгээр харуулсан.

Цагаан будаа. 11. Жан Бернард Леон Фуко (1819-1868)

Фуко дүүжин(Зураг 12) - Энэ нь маш урт утаснаас дүүжлэгдсэн асар том жин юм.

Цагаан будаа. 12. Фукогийн дүүжин загвар

Хэрэв Фуко дүүжин тэнцвэрт байдлаас гарвал шулуун шугамаас өөр замналыг тайлбарлах болно (Зураг 13). Дүүжингийн шилжилт нь дэлхийн эргэлтээс үүсдэг.

Цагаан будаа. 13. Фуко дүүжингийн хэлбэлзэл. Дээд талын үзэмж.

Дэлхий эргэдэг нь бусад олон сонирхолтой баримтуудтай холбоотой юм. Жишээлбэл, дэлхийн бөмбөрцгийн хойд хагасын гол мөрөнд дүрмээр бол баруун эрэг нь эгц, зүүн эрэг нь тэгш байдаг. Бөмбөрцгийн өмнөд хагасын гол мөрөнд энэ нь эсрэгээрээ байдаг. Энэ бүхэн нь яг л дэлхийн эргэлт, үүнээс үүдсэн Кориолис хүчнээс үүдэлтэй юм.

Ньютоны анхны хуулийн томъёололын талаархи асуултын талаар

Ньютоны анхны хууль: Хэрэв биед ямар ч бие үйлчлэхгүй эсвэл тэдгээрийн үйл ажиллагаа харилцан тэнцвэртэй (нөхөн олгогддог) байвал энэ бие амарч эсвэл жигд, шулуунаар хөдөлнө.

Ньютоны анхны хуулийн энэхүү томъёоллыг засах шаардлагатай байгааг харуулах нөхцөл байдлыг авч үзье. Хөшигтэй цонхтой галт тэргийг төсөөлөөд үз дээ. Ийм галт тэргэнд зорчигч гадаа байгаа юмсыг хараад галт тэрэг хөдөлж байгаа эсэхийг тодорхойлж чадахгүй. Зорчигч Володятай холбоотой СО, Катя тавцан дээрх ажиглагчтай холбоотой СО гэсэн хоёр лавлах системийг авч үзье. Галт тэрэг хурдасч, хурд нь нэмэгддэг. Ширээн дээр байгаа алим юу болох вэ? Энэ нь инерцээр эсрэг чиглэлд эргэлдэнэ. Катягийн хувьд алим инерцээр хөдөлж байгаа нь тодорхой байх болно, гэхдээ Володягийн хувьд энэ нь ойлгомжгүй байх болно. Тэр галт тэрэг хөдөлж эхэлснийг хараагүй бөгөөд ширээн дээр хэвтэж байсан алим гэнэт түүний зүг эргэлдэж эхлэв. Энэ яаж байж болох вэ? Эцсийн эцэст Ньютоны анхны хуулийн дагуу алим тайван байх ёстой. Тиймээс Ньютоны анхны хуулийн тодорхойлолтыг сайжруулах шаардлагатай байна.

Цагаан будаа. 14. Дүрслэлийн жишээ

Ньютоны анхны хуулийн зөв томъёололЭнэ мэт сонсогдож байна: хэрэв биед ямар ч хүч үйлчлэхгүй эсвэл биед үйлчилж буй бүх хүчийг нөхөхгүй бол бие нь шулуун, жигд хөдөлдөг эсвэл тайван байдалд байдаг жишиг системүүд байдаг.

Володя инерцийн бус тооллын системд, харин Катя инерцийн системд байна.

Ихэнх системүүд, бодит лавлагааны системүүд нь инерцийн бус байдаг. Энгийн жишээг авч үзье: галт тэргэнд сууж байхдаа та ямар нэгэн биеийг (жишээлбэл, алим) ширээн дээр тавьдаг. Галт тэрэг хөдөлж эхлэхэд бид дараах сонирхолтой зургийг ажиглах болно: алим хөдөлж, галт тэрэгний хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд эргэлддэг (Зураг 15). Энэ тохиолдолд бид ямар биетүүд ажиллаж, алимыг хөдөлгөж байгааг тодорхойлох боломжгүй болно. Энэ тохиолдолд системийг инерциал бус гэж нэрлэдэг. Харин орсноор энэ байдлаас гарч болно инерцийн хүч.

Цагаан будаа. 15. Инерцийн бус FR-ийн жишээ

Өөр нэг жишээ: муруй замаар биеийг хөдөлгөх үед (Зураг 16) биеийн хөдөлгөөний шулуун чиглэлээс хазайхад хүргэдэг хүч үүсдэг. Энэ тохиолдолд бид бас анхаарч үзэх хэрэгтэй инерциал бус жишиг хүрээ, гэхдээ өмнөх тохиолдлын адилаар бид ч гэсэн нэр томъёог нэвтрүүлснээр нөхцөл байдлаас гарч чадна. инерцийн хүч.

Цагаан будаа. 16. Бөөрөнхий замаар хөдөлж байх үеийн инерцийн хүч

Дүгнэлт

Хязгааргүй олон тооны лавлагаа системүүд байдаг боловч тэдгээрийн ихэнх нь бидний инерцийн лавлагааны систем гэж үзэх боломжгүй байдаг. Инерцийн лавлагаа систем нь хамгийн тохиромжтой загвар юм. Дашрамд хэлэхэд, ийм лавлагааны системийн тусламжтайгаар бид Дэлхий эсвэл зарим алслагдсан объектуудтай (жишээлбэл, одтой) холбоотой лавлагааны системийг хүлээн авах боломжтой.

Лавлагаа

1. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Физик: ЕБС-ийн 9-р ангийн сурах бичиг. - М .: Гэгээрэл.
2. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физик. 9-р анги: Ерөнхий боловсролын сурах бичиг. байгууллагууд / A. V. Перышкин, Е. М. Гутник. - 14-р хэвлэл, хэвшмэл ойлголт. - М .: тоодог, 2009. - 300.
3. Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Физик: Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ бүхий лавлах ном. - 2 дахь хэвлэл, засвар. - X .: Веста: Ранок хэвлэлийн газар, 2005. - 464 х.

1. "physics.ru" интернет портал ()
2. "ens.tpu.ru" интернет портал ()
3. "prosto-o-slognom.ru" интернет портал ()

Гэрийн даалгавар

1. Инерциал ба инерциал бус жишиг системийн тодорхойлолтыг томъёол. Ийм системийн жишээг өг.
2. Ньютоны анхны хууль.
3. ISO-д бие нь амарч байна. Эхний жишиг хүрээтэй харьцуулахад хурдтай хөдөлдөг ISO-д түүний хурдны үнэ цэнэ ямар байгааг тодорхойл v?

(Ододтой харьцуулахад) жигд ба шулуун шугамаар (өөрөөр хэлбэл инерцийн дагуу) хөдөлж буй лавлах системийг инерциал гэж нэрлэдэг. Ийм тоо томшгүй олон тооны лавлагаа системүүд байдаг, учир нь зарим инерцийн лавлагаа системтэй харьцуулахад жигд, шулуунаар хөдөлж буй аливаа системийг инерциал (инерцийн хүрээтэй харьцуулахад) хурдатгалтай гэж нэрлэдэг.

Үүнийг туршлага харуулж байна

бүх инерцийн лавлагааны системд бүх механик процессууд яг адилхан (ижил нөхцөлд) явагддаг.

Харьцангуйн механик зарчим (эсвэл Галилейгийн харьцангуйн зарчим) гэж нэрлэгддэг энэ байр суурийг 1636 онд Галилео томъёолжээ. Галилео үүнийг тайван далайд тэгш, шулуунаар хөвж буй хөлөг онгоцны бүхээгт тохиолддог механик үйл явцын жишээн дээр тайлбарлав. Бүхээгт байгаа ажиглагчийн хувьд савлуурын хэлбэлзэл, биеийн уналт болон бусад механик процессууд нь хөдөлгөөнгүй хөлөг онгоцтой яг адилхан явагддаг. Тиймээс эдгээр үйл явцыг ажигласнаар хурдны хэмжээ, тэр байтугай хөлөг онгоцны хөдөлгөөний үнэн бодит байдлыг тогтоох боломжгүй юм. Аливаа лавлагааны системтэй (жишээлбэл, усны гадаргуу) хөлөг онгоцны хөдөлгөөнийг үнэлэхийн тулд энэ системийг ажиглах шаардлагатай (усан дээр хэвтэж буй объектууд хэрхэн холдохыг харах гэх мэт).

20-р зууны эхэн үе гэхэд. Зөвхөн механик төдийгүй дулаан, цахилгаан, оптик болон бусад бүх процессууд, байгалийн үзэгдлүүд бүх инерцийн лавлагааны системд яг адилхан явагддаг болох нь тогтоогдсон. Үүний үндсэн дээр Эйнштейн 1905 онд харьцангуйн ерөнхий зарчмыг томъёолсон бөгөөд хожим нь Эйнштейний харьцангуйн зарчим гэж нэрлэсэн.

бүх инерцийн лавлагааны системд бүх физик процессууд яг адилхан (ижил нөхцөлд) явагддаг.

Энэ зарчим нь вакуум дахь гэрлийн тархалтын хурд нь гэрлийн эх үүсвэрийн хөдөлгөөнөөс хамааралгүй (§ 20-г үзнэ үү) зарчмын хамт Эйнштейний боловсруулсан харьцангуйн тусгай онолын үндэс болсон юм.

Бидний авч үзсэн Ньютоны хуулиуд болон бусад динамик хуулиуд нь зөвхөн инерциал тооллын системд биелдэг. Инерцийн бус лавлагааны системд эдгээр хуулиуд ерөнхийдөө хүчингүй болсон. Сүүлийн мэдэгдлийг харуулахын тулд энгийн жишээг харцгаая.

Массын бөмбөлөг бүрэн тэгш тавцан дээр хэвтэж, жигд, шулуун шугамаар хөдөлж, ажиглагч нь нэг тавцан дээр байрладаг. Өөр нэг ажиглагч тавцан өнгөрөх гэж байгаа газрын ойролцоо дэлхий дээр зогсож байна. Хоёр ажиглагч хоёулаа инерциал тооллын системтэй холбоотой байх нь ойлгомжтой.

Дэлхийтэй холбоотой ажиглагчийн дэргэдүүр өнгөрөх мөчид платформ нь a хурдатгалтайгаар хөдөлж, өөрөөр хэлбэл инерцийн бус лавлагааны систем болж эхэлцгээе. Энэ тохиолдолд платформтой харьцуулахад өмнө нь тайван байсан бөмбөлөг (үүнтэй харьцуулахад) а хурдатгалтай, чиглэлийн эсрэг, тавцангийн олж авсан хурдатгалтай тэнцүү хэмжээтэй хөдөлж эхэлнэ. Ажиглагч бүрийн үзэл бодлоос бөмбөгний зан байдал ямар байгааг олж мэдье.

Инерцийн лавлагаа систем - Дэлхийтэй холбоотой ажиглагчийн хувьд бөмбөг инерцийн хуулийн дагуу жигд, шулуун шугамаар хөдөлж байна (үүнд тулгуурын урвалаар тэнцвэржүүлсэн таталцлын хүчнээс бусад хүч үйлчлэхгүй тул) .

Инерцийн бус лавлагааны систем - платформтой холбоотой ажиглагч өөр дүр зургийг хардаг: бөмбөг хөдөлж, хурдатгалыг олж авдаг - гэхдээ хүчний нөлөөлөлгүйгээр (ажиглагч бусад биетүүдийн бөмбөгөнд үзүүлэх нөлөөг анзаардаггүй тул) бөмбөгөнд хурдатгал өгдөг). Энэ нь инерцийн хуультай илт зөрчилдөж байна. Ньютоны хоёрдахь хууль бас хангагдаагүй: үүнийг хэрэгжүүлснээр ажиглагч үүнийг (хүч) хүлээн авах байсан бөгөөд энэ нь боломжгүй юм, учир нь а ч, хоёулаа тэгтэй тэнцүү биш юм.

Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид тусгай төрлийн хүч болох инерцийн хүчийг авч үзвэл инерцийн бус жишиг систем дэх хөдөлгөөнийг дүрслэхийн тулд динамикийн хуулиудыг ашиглах боломжтой болно. Дараа нь бидний жишээн дээр тавцантай холбоотой ажиглагч бөмбөг инерцийн хүчний нөлөөн дор хөдөлж эхэлсэн гэдэгт итгэж болно.

Инерцийн хүчийг нэвтрүүлэх нь Ньютоны хоёр дахь хуулийг (мөн түүний үр дагаврыг) ердийн хэлбэрээр бичих боломжтой болгодог (§ 7-г үзнэ үү); Зөвхөн үйлчлэгч хүчээр л бид "ердийн" хүч ба инерцийн хүчний үр дүнг ойлгох ёстой.

биеийн масс хаана байна, түүний хурдатгал.

Бид инерцийн хүчийг "тусгай төрлийн хүч" гэж нэрлэсэн бөгөөд нэгдүгээрт, тэдгээр нь зөвхөн инерциал бус тооллын системд үйлчилдэг, хоёрдугаарт, тэдний хувьд "энгийн" хүчнээс ялгаатай нь өөр ямар үйлдлийг зааж өгөх боломжгүй байдаг. ones body (асуудалтай бие дээр) тэд болзолт. Мэдээжийн хэрэг, энэ шалтгааны улмаас Ньютоны гурав дахь хуулийг (болон түүний үр дагаврыг) инерцийн хүчинд хэрэглэх боломжгүй юм; Энэ бол инерцийн хүчний гурав дахь шинж чанар юм.

Үйлдэл нь (биед байгаа бие дээр) инерцийн хүчийг үүсгэдэг бие даасан биеийг зааж өгөх боломжгүй байгаа нь мэдээжийн хэрэг эдгээр хүч үүсэх нь аливаа материаллаг биетүүдийн үйлдэлтэй огт холбоогүй гэсэн үг биш юм. Инерцийн хүч нь Орчлон ертөнц дэх бүх биетүүдийн үйлчлэлээс (бүхэл бүтэн ертөнцийн масс) үүсдэг гэж үзэх ноцтой шалтгаанууд бий.

Баримт нь инерцийн хүч ба таталцлын хүчний хооронд маш төстэй зүйл байдаг: хоёулаа ажиллаж буй биеийн масстай пропорциональ байдаг тул эдгээр хүч тус бүрийн биед үзүүлэх хурдатгал нь хамаардаггүй. биеийн масс дээр. Тодорхой нөхцөлд эдгээр хүчийг огт ялгах боломжгүй юм. Жишээлбэл, сансар огторгуйн хаа нэгтээ сансрын хөлөг хурдатгалтай хөдөлж байна гэж бодъё (хөдөлгүүрийн ажиллагааны улмаас). Тэнд байгаа сансрын нисгэгч түүнийг хөлөг онгоцны "шал" (хөдөлгөөний чиглэлтэй холбоотой арын хана) дээр дарах хүчийг мэдрэх болно. Энэ хүч нь яг ижил үр нөлөөг бий болгож, сансрын нисгэгчдэд харгалзах таталцлын хүчнээс үүдэлтэй мэдрэмжийг төрүүлэх болно.

Хэрэв сансрын нисгэгч хөлөг онгоцоо Орчлон ертөнцтэй харьцуулахад хурдатгалтай хөдөлж байна гэж үзвэл түүнд үйлчлэх хүчийг инерцийн хүч гэж нэрлэнэ. Хэрэв сансрын нисгэгч хөлөг онгоцоо хөдөлгөөнгүй гэж үзвэл, Орчлон ертөнц хөлөг онгоцны хажуугаар ижил хурдатгалтай давхиж байна гэж үзвэл энэ хүчийг таталцлын хүч гэж нэрлэнэ. Мөн хоёр үзэл бодол бүрэн тэнцүү байх болно. Усан онгоцны дотор хийсэн ямар ч туршилт нь нэг үзэл бодлын зөв, нөгөөгийнх нь төөрөгдөл гэдгийг баталж чадахгүй.

Үзсэн болон бусад ижил төстэй жишээнүүдээс харахад лавлагааны системийн түргэвчилсэн хөдөлгөөн нь харгалзах таталцлын хүч үүсэхтэй тэнцүү (биед үзүүлэх нөлөө) юм. Энэ байрлалыг таталцлын болон инерцийн хүчний эквивалент зарчим гэж нэрлэдэг (Эйнштейний эквивалент зарчим); Энэ зарчим нь харьцангуйн ерөнхий онолын үндэс суурь болдог.

Инерцийн хүч нь зөвхөн шулуун шугамаар хөдөлж зогсохгүй эргэлддэг инерцийн бус лавлагааны системд ч үүсдэг. Жишээлбэл, босоо тэнхлэгийн эргэн тойронд эргэлдэж болох хэвтээ платформ дээр резинэн утсаар эргэлтийн төв O-тэй холбогдсон массын бие байгаа байг (Зураг 18). Хэрэв платформ нь өнцгийн хурдаар эргэлдэж эхэлбэл (тиймээс инерцийн бус систем болж хувирвал) үрэлтийн улмаас бие нь эргэлтэнд оролцоно. Үүний зэрэгцээ сунгах хүйн ​​нэмэгдэж буй уян хатан хүч нь энэ хөдөлгөөнийг зогсоох хүртэл платформын төвөөс радиаль чиглэлд шилжих болно. Дараа нь бие нь О төвөөс хол зайд эргэлдэж эхэлнэ.

Платформтой холбоотой ажиглагчийн үүднээс авч үзвэл, үүнтэй холбоотой бөмбөгний хөдөлгөөн нь зарим нэг хүчнээс үүдэлтэй бөгөөд энэ нь бусад тодорхой биетүүдийн бөмбөг дээрх үйлдлээс шалтгаалаагүй тул инерцийн хүч юм. үүнийг инерцийн төвөөс зугтах хүч гэж нэрлэдэг. Инерцийн төвөөс зугтах хүч нь инерцийн системтэй харьцуулахад эргэлддэг биед үйлчилдэг төвөөс зугтах хүчний үүрэг гүйцэтгэдэг сунасан хүйн ​​уян харимхай хүчтэй тэнцүү бөгөөд эсрэг чиглэлтэй байх нь тодорхой байна (§ 13-ыг үз). Тиймээс

тиймээс төвөөс зугтах инерцийн хүч нь биеийн эргэлтийн тэнхлэгээс зайтай пропорциональ байна.

Инерцийн төвөөс зугтах хүчийг § 13-ын төгсгөлд дурдсан "энгийн" төвөөс зугтах хүчтэй андуурч болохгүй гэдгийг бид онцлон тэмдэглэж байна. Эдгээр нь өөр өөр объектод үйлчлэх өөр өөр шинж чанартай хүч юм: төвөөс зугтах инерцийн хүчийг биед хэрэглэж, мөн холболтод төвөөс зугтах хүчийг хэрэглэнэ.

Эцэст нь хэлэхэд, таталцлын болон инерцийн хүчний тэнцүү байх зарчмын байр сууринаас харахад бүх төвөөс зугтах механизмуудын үйл ажиллагааны энгийн тайлбарыг өгсөн болно: насос, тусгаарлагч гэх мэт (§ 13-ыг үз).

Аливаа төвөөс зугтах механизмыг эргэдэг инерцийн бус систем гэж үзэж болох бөгөөд энэ нь хязгаарлагдмал талбайд хуурай газрын таталцлын талбараас ихээхэн давсан радиаль хэлбэрийн таталцлын талбарыг үүсгэдэг. Энэ талбарт эргэлдэх орчны илүү нягт хэсгүүд эсвэл түүнтэй сул холбоотой хэсгүүд түүний зах руу шилждэг ("доод тал руугаа" явдаг мэт).

Механикийн анхны хууль буюу инерцийн хууль ( инерци- энэ нь бусад биетүүдийн үйлдэл байхгүй үед хурдаа хадгалах биеийн өмч юм ), үүнийг ихэвчлэн нэрлэдэг тул Галилео үүсгэн байгуулсан. Харин Ньютон энэ хуулийг хатуу томъёолж, механикийн үндсэн хуулиудын тоонд оруулсан. Инерцийн хууль нь хөдөлгөөний хамгийн энгийн тохиолдол буюу бусад биетүүдийн нөлөөнд автдаггүй биеийн хөдөлгөөнд хамаарна. Ийм биеийг чөлөөт бие гэж нэрлэдэг.

Чөлөөт биетүүд хэрхэн хөдөлдөг вэ гэсэн асуултад туршлагаас хамааралгүйгээр хариулж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч ийм биет байхгүй тул ямар нэгэн зүйлтэй харьцдаггүй бие хэрхэн хөдөлдөгийг цэвэр хэлбэрээр харуулах ганц туршилт хийх боломжгүй юм. Энэ яаж байж болох вэ?

Ганц л гарц бий. Бие махбодид гадны нөлөөлөл бага, бага байх нөхцлийг бүрдүүлж, энэ нь юунд хүргэж байгааг ажиглах шаардлагатай байна. Жишээлбэл, та тодорхой хурдыг өгсний дараа хэвтээ гадаргуу дээрх гөлгөр чулууны хөдөлгөөнийг ажиглаж болно. (Чулууг газарт татах нь түүний тулах гадаргуугийн үйлчлэлээр тэнцвэрждэг ба хөдөлгөөний хурд нь зөвхөн үрэлтийн нөлөөгөөр нөлөөлдөг.) Гадаргуу нь гөлгөр байх тусмаа удаашралтай болохыг олж мэдэхэд хялбар байдаг. чулууны хурд буурах болно. Гөлгөр мөсөн дээр чулуу нь хурдаа мэдэгдэхүйц өөрчлөхгүйгээр маш удаан хугацаанд гулсдаг. Агаарын зөөлөвчийг ашиглан үрэлтийг хамгийн бага хэмжээнд хүртэл бууруулж болно - хөдөлгөөн нь биеийг хатуу гадаргуу дээр дэмждэг агаарын тийрэлтэт. Энэ зарчмыг усан тээвэрт (ховеркрафт) ашигладаг. Ийм ажиглалт дээр үндэслэн бид дүгнэж болно: хэрэв гадаргуу нь төгс гөлгөр байсан бол агаарын эсэргүүцэл (вакуум) байхгүй тохиолдолд чулуу нь хурдаа огт өөрчлөхгүй. Галилео анх ийм дүгнэлтэд хүрсэн юм.

Нөгөөтэйгүүр, биеийн хурд өөрчлөгдөхөд бусад биетүүдийн нөлөөлөл үргэлж илэрдэгийг анзаарахад хялбар байдаг. Эндээс бид ийм дүгнэлтэд хүрч болно бусад биеэс хангалттай алслагдсан бөгөөд энэ шалтгааны улмаас тэдэнтэй харьцдаггүй бие тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг..

Хөдөлгөөн нь харьцангуй учраас өөр биетэй холбоотой жишиг хүрээтэй холбоотой биеийн хөдөлгөөний тухай л ярих нь утга учиртай. Тэр даруй асуулт гарч ирнэ: чөлөөт бие бусад биетэй харьцуулахад тогтмол хурдтай хөдөлдөг үү? Хариулт нь мэдээж сөрөг байна. Тэгэхээр, хэрэв дэлхийтэй харьцуулахад чөлөөт бие шулуун, жигд хөдөлдөг бол эргэдэг тойруулгатай харьцуулахад бие нь ийм байдлаар хөдлөхгүй нь гарцаагүй.

Биеийн хөдөлгөөнийг ажиглаж, эдгээр хөдөлгөөний мөн чанарын тухай эргэцүүлэн бодох нь чөлөөт биетүүд, наад зах нь тодорхой биетүүд болон тэдгээрийн холбогдох лавлах хүрээтэй холбоотой тогтмол хурдтай хөдөлдөг гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг. Жишээлбэл, Дэлхийтэй холбоотой. Энэ бол инерцийн хуулийн үндсэн агуулга юм.

Тийм ч учраас Ньютоны анхны хууль дараах байдлаар томъёолж болно.

Бие (материалын цэг) гадны нөлөө байхгүй тохиолдолд (эсвэл харилцан нөхөх олговортойгоор) тайван байдал эсвэл жигд шулуун хөдөлгөөнийг хадгалж байдаг ийм лавлах системүүд байдаг.

Инерцийн лавлах хүрээ

Ньютоны анхны хууль (үүнийг янз бүрийн нарийвчлалтайгаар туршилтаар шалгаж болно) инерцийн системүүд үнэхээр байдаг гэдгийг баталж байна. Механикийн энэ хууль инерцийн лавлагааны системийг онцгой, давуу эрхтэйгээр байрлуулдаг.

Лавлах системүүд, Ньютоны эхний хууль хангагдсаныг инерциал гэж нэрлэдэг.

Инерцийн лавлагааны системүүд- эдгээр нь материаллаг цэг нь гадны нөлөөлөл эсвэл харилцан нөхөгдөөгүй үед тайван байх эсвэл жигд, шулуунаар хөдөлдөг харьцангуй системүүд юм.

Хязгааргүй тооны инерцийн системүүд байдаг. Шулуун замын дагуу тогтмол хурдтай хөдөлж буй галт тэрэгтэй холбоотой лавлах систем нь дэлхийтэй холбоотой системтэй адил инерцийн систем (ойролцоогоор) юм. Бүх инерцийн лавлагааны системүүд нь бие биенээсээ жигд, шулуун шугамаар хөдөлдөг системийн ангиллыг бүрдүүлдэг. Янз бүрийн инерцийн систем дэх аливаа биеийн хурдатгал ижил байна.

Өгөгдсөн лавлагааны систем инерциал гэдгийг хэрхэн тогтоох вэ? Үүнийг зөвхөн туршлагаар л хийх боломжтой. Ажиглалтаас харахад гелиоцентрик системийг маш өндөр нарийвчлалтайгаар координатын гарал үүсэл нь Нартай холбоотой, тэнхлэгүүд нь тодорхой "тогтмол" од руу чиглүүлдэг инерцийн лавлагааны систем гэж үзэж болно. Дэлхий нарны эргэн тойронд тойрог замд хөдөлж, нэгэн зэрэг тэнхлэгээ тойрон эргэдэг тул дэлхийн гадаргуутай хатуу холбогдсон лавлагаа системүүд нь инерц биш юм. Гэсэн хэдий ч дэлхийн (өөрөөр хэлбэл дэлхий даяар) масштабгүй хөдөлгөөнийг тайлбарлахдаа Дэлхийтэй холбоотой лавлагааны системийг хангалттай нарийвчлалтайгаар инерциал гэж үзэж болно.

Инерцийн лавлагааны систем нь зарим инерцийн лавлагааны системтэй харьцуулахад жигд ба шулуун шугамаар хөдөлдөг систем юм..

Галилео үүнийг олсон Инерцийн лавлагааны систем дотор хийгдсэн ямар ч механик туршилтууд нь энэ систем амарч байна уу, эсвэл жигд, шулуун хөдөлдөг эсэхийг тогтоож чадахгүй.. Энэ мэдэгдлийг гэж нэрлэдэг Галилейгийн харьцангуйн онолын зарчим эсвэл харьцангуйн механик зарчим.

Энэ зарчмыг хожим А.Эйнштейн боловсруулсан бөгөөд харьцангуйн тусгай онолын постулатуудын нэг юм. Эйнштейний харьцангуйн зарчмын дагуу физикийн аливаа хуулийн математик илэрхийлэл нь инерцийн сан бүрт ижил хэлбэртэй байдаг тул инерциал тооллын систем нь физикт маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Дараах зүйлд бид зөвхөн инерцийн системийг ашиглах болно (энэ тухай бүр дурдахгүйгээр).

Ньютоны анхны хууль үйлчилдэггүй лавлах хүрээг нэрлэнэ инерциал бусТэгээд.

Ийм системд инерцийн лавлагааны системтэй харьцуулахад хурдатгалтай хөдөлж буй аливаа лавлах систем орно.

Ньютоны механикт биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн хуулиудыг инерцийн лавлагааны системийн ангиллаар томъёолдог.

Дэлхийтэй холбоотой системийн инерциал бус байдал илэрдэг механик туршилтын жишээ бол зан төлөв юм. Фуко дүүжин. Энэ нь нэлээд урт утас дээр дүүжлэгдсэн, тэнцвэрийн байрлалын эргэн тойронд жижиг хэлбэлзэл хийдэг асар том бөмбөгний нэр юм. Хэрэв Дэлхийтэй холбоотой систем инерциал байсан бол Фуко дүүжингийн савлуур дэлхийтэй харьцуулахад өөрчлөгдөхгүй хэвээр байх болно. Үнэн хэрэгтээ савлуурын дүүжин хавтгай нь дэлхийн эргэлтээс болж эргэлддэг бөгөөд дэлхийн гадаргуу дээрх дүүжингийн траекторын проекц нь сарнай хэлбэртэй байдаг (Зураг 1).

Цагаан будаа. 2

1. Уран зохиол
2. Нээлттэй физик 2.5 (http://college.ru/physics/)

Физик: Механик. 10-р анги: Сурах бичиг. Физикийг гүнзгийрүүлэн судлах зорилгоор / M.M. Балашов, А.И. Гомонова, А.Б. Долитский болон бусад; Эд. Г.Я. Мякишева. – М .: тоодог, 2002. – 496 х.

Эртний философичид хөдөлгөөний мөн чанарыг ойлгохыг хичээж, од, нарны хүмүүст үзүүлэх нөлөөг тодорхойлохыг хичээсэн. Нэмж дурдахад хүмүүс материаллаг цэгийн хөдөлгөөний явцад болон амрах мөчид нөлөөлж буй хүчийг тодорхойлохыг үргэлж хичээдэг.

Аристотель хөдөлгөөн байхгүй үед бие махбодид ямар ч хүч нөлөөлдөггүй гэж үздэг. Ямар лавлах системийг инерциал гэж нэрлэдэгийг олж мэдэхийг хичээж, тэдгээрийн жишээг өгье.

Амралтын байдал

Өдөр тутмын амьдралд ийм нөхцөл байдлыг тодорхойлоход хэцүү байдаг. Бараг бүх төрлийн механик хөдөлгөөнд гадны хүч байдаг гэж үздэг. Үүний шалтгаан нь үрэлтийн хүч бөгөөд энэ нь олон объектыг анхны байрлалаа орхиж, тайван байдлаас гарахаас сэргийлдэг.

Ньютоны 1-р хуулийн мэдэгдэл

Орчин үеийн тайлбарт энэ нь координатын систем байгаа эсэхийг тайлбарлаж, үүнтэй холбоотойгоор материаллаг цэгт гадны хүчний нөлөөлөл байхгүй гэж үзэж болно. Ньютоны үүднээс лавлагаа системийг инерциал гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь биеийн хурдыг удаан хугацаанд хадгалахыг авч үзэх боломжийг олгодог.

Тодорхойлолт

Ямар лавлах системүүд инерциал вэ? Тэдгээрийн жишээг сургуулийн физикийн курст судалдаг. Инерцийн системүүд нь материаллаг цэг тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг харьцуулах системүүд гэж тооцогддог. Ийм төлөвийг өөрчлөх хүч хэрэглэх шаардлагагүй л бол аливаа бие ижил төстэй байдалд байж болно гэж Ньютон тодруулсан.

Бодит байдал дээр инерцийн хууль бүх тохиолдолд хангагддаггүй. Инерцийн болон инерцийн бус лавлагааны системийн жишээнд дүн шинжилгээ хийхдээ хөдөлж буй тээврийн хэрэгслийн бариулаас барьж буй хүнийг авч үзье. Машин огцом тоормослох үед гадны хүч байхгүй ч хүн машинтайгаа харьцангуйгаар автоматаар хөдөлдөг.

Инерцийн лавлагааны системийн бүх жишээнүүд Ньютоны 1-р хуулийн томъёололтой нийцэхгүй байна. Инерцийн хуулийг тодруулахын тулд боловсронгуй лавлагаа нэвтрүүлсэн бөгөөд үүнийг төгс биелүүлсэн.

Лавлах системийн төрлүүд

Ямар лавлах системийг инерциал гэж нэрлэдэг вэ? Энэ нь удахгүй тодорхой болно. "Ньютоны 1-р хууль хангагдсан инерцийн лавлагааны системийн жишээг өг" - 9-р ангидаа физикийн хичээлийг шалгалтаар сонгосон сургуулийн хүүхдүүдэд үүнтэй төстэй даалгавар өгдөг. Даалгаврыг даван туулахын тулд инерцийн болон инерциал бус лавлагааны системийн талаархи ойлголттой байх шаардлагатай.

Инерци гэдэг нь биеийг тусгаарласан үед биеийн амар амгалан эсвэл жигд шугаман хөдөлгөөнийг хадгалах явдал юм. “Тусгаарлагдсан” нь хоорондоо холбоогүй, харилцан үйлчлэлцдэггүй, бие биенээсээ алслагдсан биетүүд гэж тооцогддог.

Инерцийн лавлагааны системийн зарим жишээг авч үзье. Хэрэв бид жишиг хүрээг хөдөлж буй автобус биш Галактикийн од гэж үзвэл бариулаас зуурсан зорчигчдын инерцийн хуулийн биелэлт өө сэвгүй болно.

Тоормослох үед энэ машин нь бусад биетүүд дээр ажиллах хүртэл шулуун шугамаар жигд хөдөлнө.

Инерциал тооллын системийн зарим жишээ юу вэ? Тэдгээр нь шинжилж буй биетэй холбоогүй, түүний инерцид нөлөөлөх ёсгүй.

Ийм системүүдийн хувьд Ньютоны 1-р хууль хангагдсан байдаг. Бодит амьдрал дээр биеийн хөдөлгөөнийг инерцийн лавлагааны системтэй харьцуулах нь хэцүү байдаг. Дэлхий дээрх туршилтуудыг хийхийн тулд алс холын од руу очих боломжгүй юм.

Дэлхий дээр байрлуулсан объектуудтай холбогдсон ч гэсэн ердийн лавлах систем болгон авч үздэг.

Хэрэв бид дэлхийн гадаргууг жишиг хүрээ гэж үзвэл инерцийн лавлах систем дэх хурдатгалыг тооцоолж болно. Физикт Ньютоны 1-р хуулийн математик дүрслэл байдаггүй боловч энэ нь физикийн олон тодорхойлолт, нэр томьёог гаргах үндэс суурь болдог.

Инерцийн лавлагааны системийн жишээ

Сурагчид заримдаа физикийн үзэгдлийг ойлгоход хэцүү байдаг. Есдүгээр ангийн сурагчдад дараах агуулгатай даалгавар санал болгож байна: “Ямар лавлах системийг инерциал гэж нэрлэдэг вэ? Ийм системийн жишээг өг." Бөмбөгтэй тэрэг эхлээд хавтгай гадаргуу дээр тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг гэж бодъё. Дараа нь энэ нь элсний дагуу хөдөлж, үүний үр дүнд өөр ямар ч хүч үйлчлэхгүй байсан ч бөмбөг түргэвчилсэн хөдөлгөөнд ордог (тэдгээрийн нийт нөлөө нь тэг).

Юу болж байгаагийн мөн чанарыг элсэрхэг гадаргуугийн дагуу хөдөлж байх үед систем нь инерцийн байхаа больж, тогтмол хурдтай байдагтай холбон тайлбарлаж болно. Инерцийн болон инерцийн бус лавлагааны системийн жишээнүүд нь тэдгээрийн шилжилт нь тодорхой хугацаанд явагддагийг харуулж байна.

Биеийг хурдасгах үед түүний хурдатгал эерэг утгатай бөгөөд тоормослох үед энэ үзүүлэлт сөрөг болдог.

Муруйн хөдөлгөөн

Од ба нартай харьцуулахад дэлхийн хөдөлгөөн нь муруй шугамын дагуу явагддаг бөгөөд энэ нь эллипс хэлбэртэй байдаг. Төв нь нартай зэрэгцэж, тэнхлэгүүд нь тодорхой одод чиглэсэн байдаг лавлах системийг инерциал гэж үзнэ.

Гелиоцентрик системтэй харьцуулахад шулуун, жигд хөдөлдөг аливаа лавлах систем нь инерциал гэдгийг анхаарна уу. Муруйн хөдөлгөөнийг зарим хурдатгалтайгаар гүйцэтгэдэг.

Дэлхий тэнхлэгээ тойрон эргэлдэж байгааг харгалзан түүний гадаргуутай холбоотой лавлах хүрээ нь гелиоцентриктэй харьцуулахад тодорхой хурдатгалтай хөдөлдөг. Ийм нөхцөлд бид дэлхийн гадаргуутай холбоотой лавлах хүрээ нь гелиоцентриктэй харьцуулахад хурдатгалтай хөдөлдөг тул үүнийг инерциал гэж үзэх боломжгүй гэж дүгнэж болно. Гэхдээ ийм системийн хурдатгалын үнэ цэнэ нь маш бага тул олон тохиолдолд энэ нь үүнтэй холбоотой авч үзсэн механик үзэгдлийн онцлогт ихээхэн нөлөөлдөг.

Техникийн шинж чанартай практик асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд дэлхийн гадаргуутай хатуу холбогдсон жишиг хүрээг инерциал гэж үзэх нь заншилтай байдаг.

Галилейгийн харьцангуйн онол

Бүх инерцийн лавлагааны систем нь харьцангуйн зарчмаар тодорхойлогддог чухал шинж чанартай байдаг. Үүний мөн чанар нь ижил анхны нөхцөлд байгаа аливаа механик үзэгдлийг сонгосон лавлах системээс үл хамааран ижил аргаар явуулдагт оршино.

Харьцангуйн зарчмын дагуу ОУСБ-ын тэгш байдлыг дараахь заалтуудад тусгасан болно.

• Ийм системд тэдгээр нь ижил байдаг тул координат ба цаг хугацаагаар илэрхийлсэн тэдгээрийн тодорхойлсон аливаа тэгшитгэл өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.
• Гүйцэтгэсэн механик туршилтын үр дүн нь жишиг систем нь тайван байдалд байх эсвэл шулуун жигд хөдөлгөөн хийх эсэхийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Хэрэв өөр систем тодорхой хурдтай хөдөлж байвал аливаа системийг нөхцөлт байдлаар хөдөлгөөнгүй гэж хүлээн зөвшөөрч болно.
• Нэг системээс хоёр дахь систем рүү шилжих тохиолдолд координатын хувиргалттай холбоотой механикийн тэгшитгэл өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Янз бүрийн системд ижил үзэгдлийг дүрслэх боломжтой боловч тэдгээрийн физик шинж чанар өөрчлөгдөхгүй.

Асуудлыг шийдвэрлэх

Эхний жишээ.

Дараах нь инерцийн лавлагааны систем мөн эсэхийг тодорхойлно уу: a) дэлхийн хиймэл дагуул; б) хүүхдийн сонирхол татахуйц.

Хариулт.Эхний тохиолдолд хиймэл дагуул нь таталцлын хүчний нөлөөн дор тойрог замд хөдөлдөг тул хөдөлгөөн нь тодорхой хурдатгалтай явагддаг тул инерцийн лавлагааны тогтолцооны тухай асуудал байхгүй.

Хоёр дахь жишээ.

Тайлангийн систем нь лифттэй нягт холбогдсон. Ямар нөхцөлд үүнийг инерциал гэж нэрлэж болох вэ? Хэрэв цахилгаан шат: a) унасан; б) дээшээ жигд хөдөлдөг; в) хурдан өсдөг; г) жигд доош чиглэсэн.

Хариулт. a) Чөлөөт уналтын үед хурдатгал гарч ирдэг тул лифттэй холбоотой жишиг хүрээ инерциал биш байх болно.

б) Лифт жигд хөдөлж байх үед систем инерциал байна.

в) Зарим хурдатгалтай хөдөлж байх үед жишиг системийг инерциал гэж үзнэ.

d) Лифт удаан хөдөлж, сөрөг хурдатгалтай тул жишиг хүрээг инерци гэж нэрлэж болохгүй.

Дүгнэлт

Хүн төрөлхтөн оршин тогтнохынхоо туршид байгальд тохиолдож буй үзэгдлийг ойлгохыг хичээсээр ирсэн. Хөдөлгөөний харьцангуй байдлыг тайлбарлах оролдлогыг Галилео Галилей хийсэн. Исаак Ньютон инерцийн хуулийг гаргаж чадсан бөгөөд үүнийг механикт тооцоолол хийхдээ үндсэн постулат болгон ашиглаж эхэлсэн.

Одоогоор биеийн байрлал тодорхойлох системд бие, цагийг тодорхойлох төхөөрөмж, координатын систем орно. Бие хөдөлж байгаа эсвэл хөдөлгөөнгүй байгаа эсэхээс хамааран хүссэн хугацаанд тодорхой объектын байрлалыг тодорхойлох боломжтой.

Эрт дээр үеэс материаллаг биетүүдийн хөдөлгөөн эрдэмтдийн сэтгэлийг хөдөлгөсөөр ирсэн. Жишээлбэл, Аристотель өөрөө бие махбодид ямар ч хүч үйлчлэхгүй бол ийм бие үргэлж тайван байх болно гэж үздэг.

Зөвхөн 2000 жилийн дараа Италийн эрдэмтэн Галилео Галилей Аристотелийн томъёоллоос "үргэлж" гэсэн үгийг хасч чадсан юм. Галилео бие нь тайван байх нь гадны хүч байхгүйн цорын ганц үр дагавар биш гэдгийг ойлгосон.

Дараа нь Галилео хэлэхдээ: Ямар ч хүч үйлчилдэггүй бие нь тайван байх эсвэл шулуун шугамд жигд хөдөлдөг. Өөрөөр хэлбэл, физикийн үүднээс шулуун замаар ижил хурдтай хөдөлгөөн хийх нь амрах байдалтай тэнцэнэ.

Амрах байдал гэж юу вэ?

Амьдралд энэ баримтыг ажиглахад маш хэцүү байдаг, учир нь объект, зүйлийг байрнаасаа гарахаас сэргийлдэг үрэлтийн хүч үргэлж байдаг. Гэвч хэрэв та хязгааргүй урт, туйлын гулгамтгай, гөлгөр тэшүүрийн талбайг бие махбодь зогсож байгаагаар төсөөлвөл, хэрэв та биед импульс өгвөл бие нь тодорхойгүй, нэг шулуун шугамаар хөдлөх нь тодорхой болно.

Үнэн хэрэгтээ биед зөвхөн хоёр хүч үйлчилдэг: таталцал ба газрын урвалын хүч. Гэхдээ тэдгээр нь нэг шулуун шугам дээр байрладаг бөгөөд бие биенийхээ эсрэг чиглэсэн байдаг. Тиймээс суперпозицийн зарчмын дагуу бид ийм биед үйлчлэх нийт хүч тэгтэй тэнцүү байна.

Гэсэн хэдий ч энэ бол хамгийн тохиромжтой тохиолдол юм. Амьдралд үрэлтийн хүч бараг бүх тохиолдолд илэрдэг. Галилео тайван байдал ба хөдөлгөөнийг тогтмол хурдтайгаар шулуун шугамд тэгшитгэснээр чухал нээлт хийсэн. Гэхдээ энэ нь хангалтгүй байсан. Энэ нөхцөл байдал бүх тохиолдолд хангагддаггүй нь тогтоогдсон.

Энэ асуудлыг Исаак Ньютон тодруулж, Галилейгийн судалгааг нэгтгэн Ньютоны анхны хуулийг томъёолжээ.

Ньютоны анхны хууль: бид үүнийг өөрсдөө томъёолдог

Ньютоны анхны хуулийн хоёр томъёолол байдаг: орчин үеийн хууль ба Исаак Ньютоны өөрийнх нь томъёолол. Анхны хувилбарт Ньютоны анхны хууль зарим талаараа алдаатай байсан бөгөөд орчин үеийн хувилбар нь энэ алдааг засах оролдлого нь маш будлиантай байсан тул амжилтгүй болсон. Үнэн үргэлж ойрхон байдаг тул бид үүнийг "ойрхон" олж, энэ хууль юу болохыг олж мэдэхийг хичээх болно.

Орчин үеийн жориймэрхүү сонсогдож байна: "Инерциал гэж нэрлэгддэг ийм лавлах системүүд байдаг бөгөөд тэдгээртэй харьцуулахад материаллаг цэг нь гадны нөлөөлөлгүй үед хурдныхаа хэмжээ, чиглэлийг хязгааргүй хадгалж байдаг.".

Инерцийн лавлагааны системүүд

Инерцийн жишиг систем нь инерцийн хуулийг хангасан систем юм. Инерцийн хууль нь бусад биетүүд үйлчилдэггүй бол биетүүд хурдаа өөрчлөхгүй байх явдал юм. "Энэ "энд" хаана байна вэ?" Гэсэн асуултад энэ нь маш шингэцгүй, ойлгомжгүй бөгөөд инээдтэй нөхцөл байдлыг санагдуулдаг. Тэд "Энд байна" гэж хариулж, "Энд" хаана байна вэ гэсэн логик асуултанд хариулдаг. Тэд: "Энд байна" гэж хариулдаг. Цөцгийн тос. Харгис тойрог.

Ньютоны өөрийн томъёололэнэ нь: "Бие бүр амарч, эсвэл жигд, шулуун хөдөлгөөнтэй хэвээр байгаа бөгөөд энэ төлөвийг өөрчлөхөд хэрэглэсэн хүчээр албадах хүртэл хэвээр байна.".

Гэвч амьдрал дээр энэ хуулийг тэр бүр мөрддөггүй. Та үүнийг хялбархан шалгаж болно. Хүн хөдөлж буй автобусанд бариулаас барилгүй зогсоход автобус гэнэт тоормослоход тухайн хүн автобустай харьцуулахад урагш хөдөлж эхэлдэг ч харагдахуйц ямар ч хүч түүнийг албаддаггүй.

Өөрөөр хэлбэл, автобусны тухайд Ньютоны анхны хууль анхны томъёололдоо нийцэхгүй байна. Үүнийг тодруулах шаардлагатай нь ойлгомжтой. Тодруулга бол инерцийн лавлагааны системийг нэвтрүүлэх явдал юм. Энэ нь Ньютоны анхны хуулийг хангасан ийм лавлах системүүд юм. Энэ нь бүрэн тодорхой бус байгаа тул энэ бүгдийг хүний ​​хэл рүү орчуулахыг хичээцгээе.

Инерциал ба инерциал бус лавлагааны систем

Аливаа биетийн инерцийн шинж чанар нь бие нь бусад биеэс тусгаарлагдсан хэвээр байвал тайван байдал эсвэл жигд шугаман хөдөлгөөнийг хадгалах болно. “Тусгаарлагдсан” гэдэг нь ямар ч байдлаар холбогдоогүй, бусад биеэс хязгааргүй алслагдсан гэсэн үг.

Практикт энэ нь хэрэв бидний жишээн дээр автобус биш, харин Галактикийн захад байгаа зарим одыг авч үзвэл, Ньютоны анхны хууль нь хайхрамжгүй зорчигчийн хувьд галактикийг барьдаггүй гэсэн үг юм. бариул. Автобус тоормослох үед бусад биетүүд ажиллах хүртэл жигд хөдөлгөөнөө үргэлжлүүлнэ.

Харгалзан үзэж буй биетэй ямар ч холбоогүй, биеийн инерцид ямар ч байдлаар нөлөөлдөггүй ийм лавлах системийг инерци гэж нэрлэдэг. Ийм лавлагааны системүүдийн хувьд Ньютоны анхны хууль нь анхны томъёололдоо бүрэн хүчинтэй байна.

Энэ бол хууль ингэж томъёолж болно: биетэй огт холбоогүй лавлагааны системд гадны нөлөөлөл байхгүй үед биеийн хурд өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Энэ хэлбэрээр Ньютоны анхны хуулийг амархан ойлгодог.

Асуудал нь практик дээр ийм жишиг системтэй харьцуулахад тодорхой биеийн хөдөлгөөнийг авч үзэх нь маш хэцүү байдаг. Бид хязгааргүй алслагдсан од руу шилжиж, тэндээс дэлхий дээр ямар ч туршилт хийж чадахгүй.

Тиймээс дэлхийг ихэвчлэн ийм лавлах систем болгон авдаг, гэхдээ энэ нь түүн дээр байрладаг биетүүдтэй холбогдож, тэдгээрийн хөдөлгөөний шинж чанарт нөлөөлдөг. Гэхдээ олон тооны тооцооллын хувьд энэ ойролцоолол нь хангалттай юм. Тиймээс инерцийн лавлагааны системийн жишээг түүн дээр байрлах биетүүдийн хувьд Дэлхий, түүний гаригуудын хувьд Нарны аймаг гэх мэтээр авч үзэж болно.

Ньютоны анхны хуулийг ямар ч физик томъёогоор тайлбарлаагүй боловч түүний тусламжтайгаар бусад ойлголт, тодорхойлолтуудыг гаргаж авдаг. Үндсэндээ энэ хууль нь биетүүдийн инерцийг тогтоодог. Инерцийн лавлагааны системүүдийн хувьд инерцийн хууль нь Ньютоны анхны хууль болох нь тодорхой болсон.

Инерцийн систем ба Ньютоны анхны хуулийн илүү олон жишээ

Жишээлбэл, хэрэв бөмбөгтэй тэрэг эхлээд хавтгай гадаргуу дээр тогтмол хурдтай хөдөлж, дараа нь элсэрхэг гадаргуу дээр хөдөлж байвал тэргэнцэр доторх бөмбөг хурдасч эхэлнэ, гэхдээ түүнд ямар ч хүч үйлчлэхгүй. Үнэн хэрэгтээ, тэд тэгдэг, гэхдээ хэмжээ нь тэг байна).

Энэ нь лавлагааны систем (энэ тохиолдолд тэрэг) элсэрхэг гадаргууд хүрэх үед инерциал бус болж, өөрөөр хэлбэл тогтмол хурдтайгаар хөдлөхөө больсонтой холбоотой юм.

Ньютоны Нэгдүгээр хууль нь инерциал ба инерциал бус тооллын системийн хоорондох чухал ялгааг өгдөг. Энэ хуулийн өөр нэг чухал үр дагавар бол хурдатгал нь нэг ёсондоо биеийн хурдаас илүү чухал байдаг явдал юм.

Учир нь шулуун шугамаар тогтмол хурдтай хөдөлж байгаа нь тайван байдалд байна. Харин хурдатгалтай хөдөлгөөн нь биед үзүүлэх хүчний нийлбэр тэгтэй тэнцүү биш, эсвэл тухайн биет байрладаг жишиг хүрээ нь инерциал бус, өөрөөр хэлбэл хурдатгалтай хөдөлдөг болохыг тодорхой харуулж байна.

Түүнээс гадна хурдатгал нь эерэг (бие хурдасдаг) эсвэл сөрөг (бие удааширдаг) байж болно.

Хичээлдээ тусламж хэрэгтэй байна уу?